Арматура для фундамента: выбираем правильно

Основой крепости и долговечности любой постройки является фундамент. И не просто фундамент, а надёжный и прочный, способный выдержать планируемые нагрузки и противостоять природным катаклизмам. На его качество влияют, во-первых, тип выбранного основания и марка бетона; во-вторых, хорошая гидро- и теплоизоляция, наличие дренажной системы и отмостки; в-третьих, правильное армирование фундамента.

Содержание

• 1 Что такое армирование и для чего оно нужно


• 2 Арматура для фундамента и её виды

• 3 Сетка для заливки фундамента


• 4 Армирование фундамента своими руками

Что такое армирование и для чего оно нужно

Армирование — метод увеличения мощности основного материала. Залили фундамент бетонным раствором — получили бетонную конструкцию. А вот насколько она будет прочной и какой вес способна выдержать, зависит от марки бетона, его качества, глубины фундамента и т. д.

Колизей, например, простоял века, причём в сейсмоопасной зоне, пока не был разрушен и то в основном благодаря человеческому фактору. А ведь об армировании тогда даже не слышали. Но там и фундамент был, по исследованиям археологов, уникальным бетонным монолитом толщиной 13 м и глубиной 9 м. Естественно, он мог выдерживать такую махину тысячелетиями.

Фундамент Колизея — бетонный монолит глубиной 9 м и толщиной 13 м, поэтому он выдерживает огромный вес тысячелетиями

Но мы такие фундаменты не возводим, иначе строительство обойдётся в кругленькую сумму. Поэтому с развитием металлургии в строительной отрасли начали применять более простые и эффективные инженерные решения — заливать бетонный раствор на металлический (арматурный) каркас, то есть делать армирование. В результате получалось уже не просто бетонное основание, а железобетонное. Более прочное, надёжное, долговечное, способное выдержать намного бóльшие нагрузки.

Ведь сам бетон — неэластичный материал и под влиянием неровной нагрузки или сил морозного пучения чисто бетонный фундамент начнёт деформироваться. А заложенная внутри арматурная сталь возьмёт практически всю нагрузку на себя.

Делать армирование необязательно, но отказ от использования арматуры непременно должен обосновываться конструкторскими расчётами и целесообразностью, а не одним желанием сэкономить. Да и в таких случаях нужно учитывать ряд факторов — особенности грунта, глубину промерзания, уровень подземных вод и прочее.

Обойтись без армирования допустимо при возведении строений на скальных грунтах и крупнообломочных, непучинистых песчаных, которые сами имеют хорошие несущие показатели.

Зачастую не армируют фундамент при сооружении лёгких конструкций из рубленых брёвен, деревянного бруса, щитовых домов.

При возведении лёгких деревянных строений иногда армирование фундамента делать не обязательно

Но это, пожалуй, и всё, а в остальных случаях армирование фундамента не только нужно, а неизбежно.

Арматура для фундамента и её виды

Производство фундаментной арматуры основано на использовании стали класса Ат400С– Ат1200С. Но в последнее время в гражданском строительстве пластиковые изделия активно вытесняют своих стальных собратьев, т. к. ничуть не уступают металлу по основным свойствам, но дешевле, да и работать с ними гораздо удобнее. Для пластиковых стержней используют стеклянное волокно, углеродное и базальтовое.

Арматура классифицируется по следующим признакам:

• по мануфактуре: пластиковая (композитная) и стальная;


• по способу производства: горячекатаная стержневая, пряди и канаты арматурные, круглая проволочная холоднотянутая;


• по использованию в конструкции: напрягаемая и ненапрягаемая;


• по виду профиля: арматурные штифты квадратные и круглые, гладкоповерхностные и рифлёные. Последние имеют круглое сечение и два долевых ребра, что обеспечивает добавочную жёсткость при сцеплении с бетоном, а значит бóльшую прочность строению в целом;


• по предназначению: распределительная — для равномерного распределения тяжести, рабочая — для снижения нагрузочной мощности и монтажная — для поддержания в нужном положении стальных прутов при бетонировании;


• по способу сборки: штучная арматура, арматурные каркасы и сетки.

Рифлёную (ребристую) арматуру используют при создании продольных верхних и нижних звеньев арматурного остова, куда припадает самая большая нагрузка.

Металлическая рифлёная арматура имеет разные профили: кольцевой (верхний), серповидный (средний) и смешанный (нижний)

Множественные поперечные прутья могут быть меньшей толщины и с гладкой поверхностью.

Стальная арматура А1 12 мм — это прутки круглого сечения, гладко поверхностные, которые широко востребованы практично в каждом современном строительстве. Широкий спектр применения делает её незаменимым и универсальным строительным материалом

Изделия с квадратным сечением (5–200 мм) применяют при формировании угловых опор, но чаще при сооружении разнообразных заборов.

Любой тип арматуры имеет свой запас прочности, тем не менее все они должны соответствовать предъявляемым к ним требованиям ГОСТ, куда входят:

• хорошая сцепка с бетоном;


• повышенная эластичность и крепость;


• устойчивость к коррозии;


• высокий коэффициент прочностной усталости.

Пластиковая фундаментная арматура

Основным исходным сырьём для изготовления пластиковой арматуры служат минеральные волокна, а связующими элементами — полимеры на основании эпоксидной смолы. Так же, как и стальная, она проходит жёсткий контроль по проверке качества сырья, на соответствие типовым размерам и параметрам использования, с подтверждением точности процесса производства.

Композитные каркасы, прошедшие проверку, имеют необходимые характеристики:

• экологичность: пластиковые стержни весьма востребованы при постройке эко-домов;


• маленький удельный вес и отсутствие привязки к стандартным размерам;


• стойкость к электромагнитным волнам;


• долговечность: нормативный срок эксплуатации превышает 80 лет;


• отличное сопротивление коррозии и действию агрессивной среды, что даёт возможность использовать пластиковую арматуру в любых почвах;


• низкая теплопроводность: хорошая морозоустойчивость в отличие от металлических прутьев, которые в зданиях с бетонной основой и стенами могут создавать так называемые температурные мостики (потери тепла), что потребует дополнительного утепления фундамента;


• отсутствие швов;


• способствуют наилучшему застыванию бетонного раствора благодаря одинаковому коэффициенту теплового расширения;


• предел прочности пластиковой арматуры выше в 2–3 раза, чем металлической, что позволяет приобретать изделия меньшего диаметра, экономя на строительстве.

Пластиковая арматура сегодня вытесняет стальную благодаря своему малому весу, низкой стоимости, удобной транспортировке и простоте в работе

Но вместе с преимуществами пластмассовые арматурные стержни имеют и свои недостатки:

• чётко ограниченная узконаправленная сфера применения, где пластиковые арматурные стержни проявляют свои лучшие свойства; использование вне этих рамок будет менее результативным;


• низкий коэффициент изгиба, почти в 4 раза ниже, чем у стальной арматуры, т. е. придать нужный изгиб на стройплощадке пластмассовым элементам нельзя, придётся заказывать изделия нужной формы;


• их нельзя сваривать, а как раз сварное крепление более надёжное, хотя уже нашли решение — ещё на стадии производства во внутреннюю часть некоторых видов пластиковой арматуры впаивают стальную трубу, что позволяет применить электросварку.

Суммируя все преимущества и недостатки, учитывая постоянное удорожание сталепроката, можно сказать, что выбор композитной фундаментной арматуры вполне обоснован экономической рентабельностью.

Это схема склеивания волокон стеклоровинга с помощью полимерных связующих. Используется для армирования бетонных конструкций. Стеклопластиковая фундаментная арматура, бесспорно, является лидером продаж, благодаря уникальным свойствам и доступности для рядовых застройщиков:

• абсолютный диэлектрик;


• отличается удивительной лёгкостью, устойчивостью к истиранию, воздействию щелочей и кислот;


• стоимость её намного ниже стальной арматуры и ниже базальтопластиковой, хотя обладает она не менее высокими качествами, разве что лишь чуть-чуть уступает последней по устойчивости к коррозии.

Производится на основе волокон базальтовых и полимерных связующих материалов. Отличается долговечностью и необыкновенной прочностью. Выпускается в виде стержней Ø 4–16 мм, с характерной спиралевидной рельефностью.

Базальтопластиковая арматура имеет множество преимуществ в сравнении со стальной, в результате чего применение её становится наиболее выгодным по целому ряду факторов: надёжность, лёгкость, простота в доставке и монтаже

Высокие механико-технические показатели дают возможность её использования в широком диапазоне: для ремонта, реставрации, переделки и строительства как частных проектов, так и объектов массового назначения.

Базальтовая арматура дороже других пластиковых аналогов, но обусловлено это высокой стоимостью исходного сырья — экологически чистого природного базальта, в состав которого входит титаномагнетит.

Стальная фундаментная арматура

Классика вне времени — так можно назвать традиционную стальную арматуру. Самые распространённые её виды производятся из стального проката М35ГС и М25ГС, диаметр таких арматурных стержней колеблется в пределах 10–40 мм, длина 5,3–12 м. Если нужна арматура нестандартных размеров, то её изготавливают по заказу.

Стальные стержни используются для ленточного каркаса

Основные достоинства стальных изделий:

• надёжность, проверенная годами;


• стойкость к большим нагрузкам;


• стальные составляющие можно просто связывать проволокой или использовать сварку, что значительно увеличит прочность соединения каркаса или сетки;


• отличная электропроводимость (в отличие от пластиковых изделий) — при больших уличных морозах есть возможность пустить ток через каркас для прогрева бетона.

Из недостатков стоит отметить:

• подверженность коррозии. Конечно же, есть изделия из коррозиестойкой стали, но они дорогие, поэтому используются крайне редко;


• немалый вес, до 10 раз тяжелее аналогичной пластмассовой;


• высокая теплопроводность;


• продаётся только определённой длины, поэтому транспортные расходы выше, чем при закупке композитной арматуры, которая реализуется отрезками и в бухтах;


• невозможность использования на некоторых строительных объектах (например, лечебно-диагностических, где используются аппараты МРТ, очень чувствительные к воздействию полей, создаваемых металлами).

Возможно, традиционный путь порой не самый лучший, но опытные строители отмечают «резиновые» особенности композитной арматуры, особенно стеклопластиковой — её способность растягиваться при изгибе, предоставляя, таким образом, бетону самому работать на растяжение. Он же с этим справляется не лучшим образом. Так что решайте сами, заслуживают ли новинки вашего доверия или оптимальнее вечная классика.

Другие виды фундаментной арматуры

В качестве сырья для арматуры подойдёт любой состав, устойчивый к изгибающим нагрузкам. Сейчас строители охотно используют фибровые волокна вместо арматурных штифтов. Это модификация старого способа упрочнения строительных смесей, в которые когда-то добавляли шерсть, солому или камыш. Современные фибровые волокна изготавливаются из стекловолокна, низкоуглеродистой марки стали, полиамида и полипропилена.

Армированный таким методом бетон устойчив к истиранию, резким колебаниям температур, вибрации. Имеет высокую плотность, немалую прочность на изгиб и растяжение, не даёт усадочных трещин.

Сетка для заливки фундамента

Арматурная сетка — важный элемент армирования фундамента. Предназначена для укрепления кирпичной или блочной кладки и армирования бетонных блоков. В её функции входят:

• препятствие деформации из-за неровных нагрузок;


• принятие на себя растягивающих усилий;


• сохранение формы конструкции и недопущение усадок.

Для чего нужна армирующая сетка

Это силовая опора для фундамента, без которой он будет недолговечным. Под действием жары, морозов, снегов, дождей, ультрафиолета, пучения, колебаний почвы и т. д. бетон со временем начнёт разрушаться, а вместе с ним и всё строение. Чтобы этого избежать, перед заливкой формы бетонным раствором внутрь закладывают армирующую сетку.

Арматурная сетка — силовая опора фундамента

При её создании нужно правильно выбрать сечение, шаг между поперечными выступами и высоту выступа.

Специалисты советуют при изготовлении армирующей сетки придерживаться следующих параметров:

• не использовать арматурные обрезки, поскольку стыковка производится внахлёст, и при большом объёме соединений это приведёт не к экономии, а к перерасходу материала;


• ячейки между арматурными прутьями желательно делать Ø 150–250 мм;


• креплений должно быть не меньше половины объёма всех пересечений;


• сваривать можно арматуру с пометкой «С», остальную лишь вязать.

Чем вязать арматурную сетку

Чаще всего делают связку пластиковыми хомутами или проволокой (мягкой, Ø 1,1–1,5 мм, заранее нарезанной кусками длиной 10–20 см).

Вязать пластиковыми хомутами быстрее, легче и удобнее проволоки, но ненадёжнее. При морозе они могут трескаться, поэтому в зимнее время хомуты не рекомендуется использовать. Они хороши для лёгких построек или для связки композитной арматуры.

Способы крепления стыков

Для вязки сетки проволокой понадобятся инструменты:

• кусачки небольшие и плоскогубцы;


• сделанные самостоятельно или покупные крючки определённой формы;


• пистолет вязальный.

Самый простой способ вязки — сложенная вдвое проволока заводится снизу в зонах пересечения. Её концы закручиваются плоскогубцами или кусачками и загибаются поближе к сетке.

Крепление крючками делается аналогично. Разница в том, что в точках загиба делают петлю и заводят в неё крючок. Затем свободными концами обхватывают стык, перегибая за петлю с крючком, и, вращая до упора, фиксируют соединение.

При больших объёмах понадобится вязальный пистолет, что значительно ускорит рабочий процесс, поскольку соединение происходит мгновенно.

С помощью вязального пистолета делают соединения поперечных и продольных штифтов при больших объёмах. К сожалению в труднодоступных местах его использовать невозможно

Армирование фундамента своими руками

Бетон устойчив лишь к определённым видам нагрузок. Самостоятельно он не переносит изломов и растяжений. Чтобы увеличить его сопротивляемость именно к таким нагрузкам, проводится горизонтальное или вертикальное армирование:

• горизонтальное армирование покрывает нажим на фундамент от веса строения и встречное ему давление грунта;


• вертикальное усиливает углы и те части фундамента, на которые приходится боковой напор.

Максимальный результат достигается при одновременном использовании этих технологий.

Параметры арматуры для фундамента

Если вы будете делать армирование фундамента самостоятельно, то вначале определитесь с классом арматурных прутков и подходящим диаметром относительно полагаемой нагрузки, сложности грунта и разновидности фундамента.

При средних размерах постройки на нейтральном грунте для усиления свайного основания используют арматуру Ø 10 мм, ленточного Ø 12 мм, а для плитного Ø 14 мм.

Выбор диаметра арматуры для фундамента зависит от типа грунта и массы здания

Шаг укладки арматуры

Размер шага рассчитывается по типу основания и сложности почвы.

При армировании столбчатой свайной основы ориентируются на диаметр фундаментных столбов. Очень важно выдержать расстояние от столба до арматуры, чтобы оно было не меньше 5 см. Горизонтальные направляющие укладывают в полуметре друг от друга.

В ленточных основаниях, где ключевая нагрузка приходится на горизонтальные составляющие, их укладывают по две снизу и сверху при стандартной ширине 30–40 см. Если ленты шире, то используют в каждом ряду 3–4 арматурных штифта. Обычно делают два горизонтальных ряда (отступая на 5 см от верхнего края и на столько же от нижнего). Соединяют шагом в 30–50 см секущими прутками.

Для фундамента плитного шаг меняется в пределах 20–30 см (чем увесистее здание и сложнее сама почва, тем шаг делают меньше).

Соединение арматуры

Есть два основных способа соединения поперечных составных частей каркаса и продольных: использование сварки и вязка арматурной проволокой.

Соединение сваркой делается быстро, однако в местах сваривания металл под действием высокой температуры становится более хрупким и подверженным коррозии, что очень плохо при укладке в бетон. А также точечное сварное соединение легко сломать при заливке раствора и утрамбовке.

Сварочное соединение делается быстро, но металл в местах сваривания становится более хрупким

Кроме того, сварное соединение каркаса довольно прочное, но само основание лишено подвижности, и не способно реагировать на колебание грунта. Это создаст дополнительное напряжение в бетоне и его растрескивание со временем.

Поэтому на сыпучих и пучинистых почвах лучше делать вязку проволокой. Вручную или с помощью облегчающих процесс механизмов по такой же схеме, как и вязка армирующей сетки, описанная выше.

Имеется ещё один вид соединения — резьбовое, но используется оно в частном домостроении крайне редко из-за необходимости наличия специального оборудования для нарезки резьбы и умения это сделать правильно.

Соединение арматуры с помощью резьбы, несмотря на свои хорошие показатели, редко используется частными застройщиками, поскольку предполагает наличие специального оборудования и определённых навыков

При этом такое соединение имеет свои достоинства:

• достигается равномерность соединения;


• упрощается контроль качества стыков;


• ускоряются работы по изготовлению каркаса.

Расчёт количества арматуры для разных фундаментов

При расчёте следует учесть, что количество армирующего материала зависит от типа основания и его размеров, а также от сложности грунта (чем состав почвы сложнее, тем больший объём арматуры понадобится).

Понять методику расчёта лучше на примере.

Исходные данные: основание дома 7х5 м, плита перекрытия толщиной 30 см, возьмём шаг 20х20 см. Будем делать 2 армированных пояса (нижний пояс и верхний) и связывать их отвесными прутками.

1. Рассчитываем, сколько арматурных прутков потребуется для укладки вдоль основания — 7 м : 20 см = 35 штук.


2. Вычисляем, сколько арматурных прутков потребуется для укладки поперёк основания — 5 м : 20 см = 25 штук.


3. Делаем подсчёт общего количества арматурных штифтов для создания двух горизонтальных поясов — 35 х 7 м + 25 х 5 м = 370 х 2 = 740 м + маленький резерв на соединение. Итого, нужно 750 м погонных ребристого прутка.


4. Высчитываем, сколько понадобится арматурных стержней для отвесных стоек. Их количество, равное точкам пересечения — 35 х 25 = 875 штук. Высоту стоек нужно делать меньше на 10 см от толщины нашей плиты (по 5 см для отступа снизу и сверху). Значит — 875 х 20 см = 175 м погонных арматуры необходимо для вертикальных (отвесных) стоек. Округляем результат до 180 м.

Всего для усиления плитного фундамента размером 7х5 м надо закупить 920 м (740 м + 180 м) рифлёного прутка и около 1100 м проволоки для соединения.

Проволоку считают исходя из следующего:

• соединяют вначале все составные части нижнего пояса;


• в зонах соединения ставят отвесные стойки и перевязывают;


• затем делают привязку верхнего пояса к нижнему, устанавливая прежде долевую арматуру, а затем секущую.

Получается, что обвязка в каждом месте пересечения делается дважды. С учётом того, что для крепления вязкой в одной точке потребуется 25–50 см проволоки (в зависимости от диаметра арматуры), считаем её количество — 875 х 30 см (взято в среднем на 1 точку) х 2 = 525 м для обвязки одного пояса. Умножаем надвое и получаем 1050 м. Округляем до 1100 м.

Для ленточных и плитных оснований расчёт выполняется аналогично с учётом их конструктивных особенностей.

Расчёт стоимости арматуры для фундамента

Исходя из того, что армирующие составляющие чаще продают в килограммах, расчётное количество материала в погонных метрах нужно перевести в массу. Поинтересуйтесь у продавца, сколько весит один метр погонный нужной вам арматуры и какова стоимость 1 кг (или тонны). Перемножив расчётный метраж на цену и вес, узнаете стоимость необходимого для армирования основания материала.

Технология укладки арматуры

Опишем методику армирования наиболее распространённого ленточного фундамента. Изготавливать армирующий каркас можно прямо в опалубке или поблизости на незанятом участке. Первый вариант предпочтительней, он даёт возможность контролировать правильность проведения работ. Но зато второй вариант проще, особенно если собирать остов самостоятельно.

1. Приподнять до 5–7 см дно траншеи, используя кирпичи или плоские камни, на которые затем укладываются продольные арматурные штифты (ребристые).


2. Сделать из гладкого прутка меньшего диаметра поперечины и положить их с выбранным шагом (не больше 60 см).


3. Закрепить вертикальные стойки к продольным пруткам.


4. Привязать арматурные компоненты верхнего пояса и зафиксировать на них пересекающие арматурные прутки.


5. Уложить на дно траншеи готовые составляющие каркаса и связать долевые части внахлёст.

Второй и третий пункты можно заменить, если использовать единые хомуты, которые выполняют функции как поперечной арматуры, так и отвесной связки. Располагать их нужно на расстоянии шага равного 3/8 от высоты основания (но не ближе чем 25 см друг от друга).

Важно при армировании фундамента точно укрепить углы.

1. Выгнутую под углом 90° арматуру в точке излома привязать к отвесной стойке.


2. Затем концы арматурного штифта, которые находятся на соседних стенах, связать с прямыми отрезками внахлёст. Величина нахлёста равна сорока диаметрам самого прутка.


3. Установить прутки с шагом вдвое меньшим, чем при увязке поясов на прямых участках.

Чтобы исключить возможное разрушение армирующего каркаса необходимо все его звенья надёжно изолировать слоем бетона. Для этого нужно проследить за тем, чтобы края арматуры не выходили за пределы фундамента и находились на расстоянии не меньше полуметра от земли и стен опалубки.

Выбор арматуры зависит от массивности сооружения, вида грунта на участке, типа используемого фундамента и бетона. Правильно подобрав арматуру и рассчитав её количество и стоимость, можно своими руками создать надёжный армированный фундамент, который прослужит долгие годы.